大学入試センター試験 2015年(平成27年) 本試 数学ⅠA 第4問 解説

問題を解く準備

説明のために、板に、左からa, b, c, d, e と名前をつける。

(1)

aの板を塗る色の選び方は、赤・緑・青の3通り。
bの板を塗る色の選び方は、赤・緑・青からaの色を除いた2通り。
cの板を塗る色の選び方も、赤・緑・青からbの色を除いた2通り。
以下同じ。
なので、
$3\times 2\times 2\times 2\times 2=48$
となり、48通り。

解答ア:4, イ:8

(2)

左右対称だから、aとe、bとdは同じ色で塗る。
ということは、a, b, c を塗る色だけ決めてやればよい。
よって、
$3\times 2\times 2=12$
であり、12通り。

解答ウ:1, エ:2

(3)

aの板を塗る色の選び方は、青・緑の2通り。
bの板を塗る色の選び方は、青・緑からaの色を除いた1通り。
cの板を塗る色の選び方も、青・緑からbの色を除いた1通り。
以下同じ。
なので、
$2\times 1\times 1\times 1\times 1=2$
となり、2通り。

解答オ:2

別解

2色で塗ると、色を交互に使わなければならないので、どうしても a・c・e と b・d が同じ色になる。この(a・c・e)と(b・d)2組に青・緑の2色を割り当てればいいので、
$2!=2$
である。

解答オ:2

(4)

まず赤で塗る板を決めよう。同じ色で3枚塗るためには、ひとつおきの a・c・e しか選べない。よって、a・c・e の色の選び方は、赤の1通り。
残りの b・d は赤以外のどちらの色で塗ってもよいから、色の選び方は2通り。
よって、
$1\times 2\times 1\times 2\times 1=4$
であり、4通り。

解答カ:4

(5)

端が赤なので、aまたはeが赤になる。aが赤の場合とeが赤の場合は左右対称なので、場合の数は同じ。だから、片方を求めて2倍しよう。
aが赤で塗られるときを考える。
aの色の選び方は、赤の1通り。
bの色の選び方は、青・緑の2通り。
cの色の選び方は、青・緑からbで使った色を除いた1通り。
以下同じ。
なので、
$1\times 2\times 1\times 1\times 1=2$
これを2倍して、4通り。

解答キ:4

端以外が赤の場合は、
bまたはdが赤
cが赤
の2つのパターンが考えられる。

bまたはdが赤の場合
bが赤の場合とdが赤の場合は左右対称なので、場合の数は同じ。だから、片方を求めて2倍する。
bが赤のとき
aの色の選び方は、青・緑の2通り。
cの色の選び方は、青・緑の2通り。
dの色の選び方は、青・緑からcで使った色を除いた1通り。
以下同じ。
よって、
$2\times 1\times 2\times 1\times 1=4$
これを2倍するので、8通り。

cが赤の場合
bの色の選び方は、青・緑の2通り。
aの色の選び方は、青・緑からbで使った色を除いた1通り。
dの色の選び方も、青・緑の2通り。
eの色の選び方は、青・緑からdで使った色を除いた1通り。
以下同じ。
よって、
$1\times 2\times 1\times 2\times 1=4$
で、4通り。

よって、端以外の1枚が赤の場合の数は、AとBをたして12通り。

解答ク:1, ケ:2

以上より、赤が1枚の場合の数は、キとクケをたして16通り。

解答コ:1, サ:6

(6)

これまでの問題の流れを振り返ると、
(1)より、塗り方全体の数は48通りだった。
(3)より、赤が0枚の場合は2通りだった。
(4)より、赤が3枚の場合は4通りだった。
(5)より、赤が1枚の場合は16通りだった。

今回は赤が2枚の場合の数を直接求めてもたいした手間ではないけれど、問題の流れを振り返ると(1)から(3)(4)(5)を引いた方が絶対に楽。
よって、
$48-(2+4+16)=26$
となり、26通り。

解答シ:2, ス:6